ES2316453T3 - Ensamblado de combustible para un reactor nuclear. - Google Patents
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Abstract
Un ensamblado de combustible para un reactor nuclear de agua ligera, que comprende una pluralidad de varillas de combustible (19, 40) que constituyen elementos alargados paralelos, y al menos un separador, que está diseñado de forma tal que forma una pluralidad de celdas (10) para sostener al menos los mencionados elementos alargados paralelos que están dispuestos de forma que se extienden a través de las celdas o para permitir que estos elementos pasen a través de las celdas, en el que cada una de las mencionadas celdas (10) está definida por una pluralidad de partes laterales (12) que juntas rodean a uno de los mencionados elementos alargados cuando dicho elemento está dispuesto de forma que se extienda a través del separador, en el que el separador está dispuesto en el mencionado ensamblado de combustible de forma que las mencionadas celdas (10), y por lo tanto los mencionados elementos alargados, se extienden esencialmente en una primera dirección (14) en la que está concebido que un medio refrigerante fluya, en el que cada una de las celdas (10) comprende así un primer extremo (16) que está concebido a estar posicionado flujo arriba con relación a la mencionada primera dirección (14) y un segundo extremo (18) que está concebido a estar posicionado flujo abajo con relación a la mencionada primera dirección (14), en el que para al menos una de las mencionadas celdas (10) es el caso de que al menos una de las mencionadas partes laterales (12) que definen la celda (10) comprende al menos un miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) que está formado por una parte de la mencionada parte lateral (12) y que está plegado desde la parte lateral (12), en el que la mencionada parte lateral (12) desde la cual está plegado el mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) comprende una primera (22) y una segunda (24) superficies de borde que están conectadas una con la otra, cuyas superficies de borde (22, 24) tienen diferentes direcciones principales de extensión que corresponden a las direcciones de un primer (26) y de un segundo (28) borde del mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) en un estado no plegado del miembro que tiene influencia sobre el flujo (20), caracterizado porque dicha primera superficie de borde (22) se extiende desde el mencionado segundo extremo (18) de la celda (10) y tiene una extensión en al menos la mencionada primera dirección (14), porque la mencionada segunda superficie de borde (24) se extiende desde ese extremo de la mencionada primera superficie de borde (22) que está posicionada flujo arriba y que tiene una extensión en al menos una dirección que es perpendicular a la mencionada primera dirección (14), y porque el mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) tiene una extensión tal que no alcanza a las mencionadas varillas de combustible (19, 40).
Description
Ensamblado de combustible para un reactor
nuclear.
La presente invención se refiere a un separador
y a un ensamblado de combustible para un reactor nuclear, de manera
preferible para un reactor nuclear de agua ligera. El separador está
diseñado de tal manera que forma una pluralidad de celdas para
albergar elementos alargados paralelos que se extienden a través de
las celdas o para permitir que estos elementos pasen a través de
las celdas. Cada una de las mencionadas celdas está definida por
una pluralidad de partes laterales que juntas rodean uno de los
mencionados elementos alargados cuando dicho elemento es dispuesto
de manera que se extiende a través del separador. El separador está
diseñado para ser dispuesto en un reactor nuclear de forma que las
mencionadas celdas, y por lo tanto los mencionados elementos
alargados, se extiendan esencialmente en una primera dirección en la
que se desea que fluya un medio refrigerante. Cada celda comprende
de esta manera un primer extremo que está pensado para que sea
posicionado flujo arriba con relación a la mencionada primera
dirección y un segundo extremo que está pensado para ser
posicionado flujo abajo con relación a la mencionada primera
dirección. Para al menos una de las mencionadas celdas es el caso
que al menos uno de las mencionadas partes laterales que definen la
celda comprende al menos un miembro que influye en el flujo que
está formado por una parte de la mencionada parte lateral y que está
plegado de la mencionada parte lateral. La mencionada parte lateral
desde la que se pliega el mencionado miembro que influye en el
fluido comprende una primera y una segunda superficies de borde que
están conectadas una con otra, cuyas superficies de borde tienen
diferentes direcciones principales de extensión que corresponden a
las direcciones de un primer y de un segundo borde del mencionado
miembro que influye en el flujo en un estado no doblado del miembro
que influye en el flujo.
Un separador de esta clase es conocido del
documento de los Estados Unidos
US-A-5 112 571. El propósito con el
mencionado miembro que influye en el flujo es influenciar en el
flujo del medio refrigerante que fluye a través del separador con
el fin de mejorar la refrigeración de los elementos alargados
paralelos que consisten en varillas de combustible. El
anteriormente mencionado miembro que influye en el flujo también
será denominado a continuación aleta. El mencionado documento de
patente de los Estados Unidos muestra que las celdas tienen una
pluralidad de aletas que están plegadas desde las partes laterales
de las celdas. El documento muestra una realización en la que se ha
hecho un corte que se extiende en la dirección vertical desde el
borde superior de la celda. Una parte de la celda ha sido por lo
tanto plegada. La parte lateral desde la que se ha plegado la aleta
comprende así solamente una superficie de borde que se extiende
esencialmente en vertical. El documento muestra también una segunda
realización en la que la aleta está posicionada hacia abajo en la
celda. La parte lateral por lo tanto comprende una superficie de
borde superior que se extiende esencialmente en horizontal y una
segunda superficie de borde que comienza desde la superficie de
borde superior y que se extiende esencialmente en vertical. Las
aletas plegadas tienen de esta manera una forma esencialmente
triangular.
El documento de los Estados Unidos
US-A-5 440 599 muestra aletas
plegadas que están dispuestas sobre la parte superior del propio
separador, es decir, por encima de las propias celdas que mantienen
en posición a los elementos alargados.
El documento
SE-C2-510 816
(US-A-5 666 389) muestra separadores
en los que se han plegado aletas desde la celda del separador
después de que se hayan hecho uno o dos cortes verticales desde el
borde superior de la celda del separador.
La solicitud de patente sueca
9803177-6, que se ha hecho pública, muestra
separadores con celdas de una construcción abierta en la que están
dispuestas las aletas de forma esencialmente triangular.
Se debería hacer notar que existen reactores
nucleares de diferentes clases, por ejemplo, los denominados
reactores de agua en ebullición y los denominados reactores de agua
a presión. En dichos reactores nucleares, el combustible nuclear
está generalmente dispuesto en varillas de combustible. Una
pluralidad de dichas varillas de combustible están generalmente
dispuestas en paralelo unas con respecto a las otras en un
ensamblado de combustible. Con el fin de mantener las varillas de
combustible a distancias determinadas unas de las otras, un
ensamblado de combustible comprende una pluralidad de separadores.
Las figuras 1, 2 y 3 muestran diferentes clases de separadores
conocidos. Dichos separadores comprenden una pluralidad de celdas 10
a través de las que las varillas de combustible están destinadas a
extenderse. Las celdas 10 están dispuestas en paralelo unas con
otras. Generalmente las celdas 10, y de esta manera las varillas de
combustible, se extienden en dirección vertical. El separador, y
cada una de las celdas 10 en el espaciador, tienen de esta manera un
primer extremo 16 que está localizado en la parte inferior y un
segundo extremo 18 que está localizado en la parte superior. Un
medio refrigerante, por lo general agua, está destinada a fluir
corriente arriba a través del ensamblado de combustible. Una
dirección de flujo principal que de esta manera es paralela a la
extensión de las varillas de combustible y a las celdas 10 está
marcada con el número 14 en la figura 1. La figura 1 muestra una
clase de separador con celdas con forma de manguito 10. En el caso
que se muestra, las celdas 10 están esquinadas con el fin de
sostener las varillas de combustible en posición con una fuerza de
muelle. El separador de la clase que se muestra en la figura 1 será
denominado a continuación un separador con celdas con forma de
manguito 10. Dicha clase de separador puede tener también celdas 10
de forma esencialmente circular. Las celdas con forma de manguito
10 están de manera preferible soldadas juntas con el fin de formar
un separador.
La figura 2 muestra una clase de separador en el
que las celdas 10 están formadas como elementos relativamente
abiertos con puntos de soporte y miembros resistentes que están
dispuestos para sostener las varillas de combustible en su
posición. Esta clase de separador será denominado a continuación un
separador de celda. Entre las celdas 10 en esas clases de
separadores que se muestran en la figura 1 y en la figura 2 se
forman un número de canales de flujo 32 a través de los que puede
fluir un medio de refrigeración.
En la figura 3, se muestra otra clase de
separador que a continuación será denominado un espaciador de
embalaje de tipo huevera. Dicho separador comprende una pluralidad
de celdas 10 de forma esencialmente cuadrada. Como las celdas 10
tienen una forma cuadrada, no se forman en esta clase de espaciador
canales de flujo adicionales 32 de la clase que se ha descrito
anteriormente. Sin embargo, los espacios se forman por supuesto
entre las varillas de combustible 19 también en la clase de
separador que se muestra en la figura 3, en el que los espacios de
un medio de refrigeración pueden fluir.
Con el fin de conseguir una buena refrigeración
de las varillas de combustible, es importante que el medio de
refrigeración sea conducido a las varillas de combustible de una
manera eficiente. Los documentos descritos con anterioridad
muestran diferentes clases de aletas que están diseñadas para
conducir un medio de refrigeración hacia las varillas de
combustible.
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Un propósito de la presente invención es
conseguir un separador que contribuya de una manera más eficiente a
dirigir un medio de refrigeración hacia las varillas de combustible.
Un propósito adicional es conseguir dicho espaciador con una
construcción relativamente sencilla. Otro propósito adicional es que
los miembros que tienen influencia sobre el flujo que forman parte
del separador deben tener una superficie de dirección de flujo
relativamente grande sin necesidad de hacer que estos miembros que
tienen influencia sobre el flujo sean muy grandes.
Estos propósitos se consiguen por medio de un
separador de la clase que se describe inicialmente con anterioridad
y que se caracteriza porque la mencionada primera superficie de
borde se extiende desde el mencionado segundo extremo de la celda y
tiene una extensión en al menos la mencionada primera dirección y
porque la mencionada segunda superficie de borde se extiende desde
ese extremo de la mencionada superficie de borde que está
posicionada flujo arriba y que tiene una extensión en al menos una
dirección que es perpendicular a la mencionada primera
dirección.
Los separadores de acuerdo con la presente
invención tienen de esta manera la ventaja de que el miembro que
tiene influencia sobre el flujo, es decir, la aleta, puede estar
fabricado de una manera relativamente sencilla ya que forma una
parte plegada de la celda. Como la segunda superficie de borde, que
está localizada flujo arriba, tiene una extensión que es
perpendicular a la dirección del flujo, la aleta plegada consigue un
área de dirección del flujo relativamente grande. Ha aparecido en
experimentos de flujo que la aleta que forma parte del separador de
acuerdo con la presente invención contribuye a una refrigeración
esencialmente mejorada de las varillas de combustible.
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, los propósitos mencionados con anterioridad son
conseguidos también por medio de un separador de la clase que se
describe inicialmente con anterioridad y que se caracteriza porque
la mencionada primera superficie de borde se extiende desde el
mencionado primer extremo de la celda y tiene una extensión en al
menos la mencionada primera dirección y en que la mencionada segunda
superficie de borde se extiende desde ese extremo de la mencionada
primera superficie de borde que está posicionada flujo abajo y que
tiene una extensión en al menos una dirección que es perpendicular a
la mencionada primera dirección. De acuerdo con este aspecto de la
invención, se consiguen las mismas ventajas que con el separador
descrito con anterioridad. La diferencia es de esta manera que la
aleta de acuerdo con este segundo aspecto de la invención se
extiende desde el extremo de la celda que está localizada flujo
arriba.
De acuerdo con un tercer aspecto de la
invención, los propósitos mencionados con anterioridad son
conseguidos por medio de un separador de la clase que se describe
inicialmente con anterioridad y que se caracteriza porque la
mencionada primera superficie de borde no se extiende al mencionado
primer extremo de la celda y no se extiende al mencionado segundo
extremo de la celda y tiene una extensión en al menos la mencionada
primera dirección y porque la mencionada segunda superficie de
borde se extiende desde ese extremo de la mencionad primera
superficie de borde que está posicionada flujo arriba y que tiene
una extensión en al menos una dirección que es perpendicular a la
mencionada primera dirección. También, de acuerdo con este aspecto
de la invención, se consiguen las ventajas anteriormente
mencionadas ya que la segunda superficie de borde tiene una
extensión en una dirección que es perpendicular a la dirección del
flujo. Todos los aspectos de la invención se basan de esta manera
en la idea de que la mencionada segunda superficie de borde tiene
una extensión en una dirección que es perpendicular a la dirección
del flujo, por medio de lo cual se consigue una superficie de
dirección del flujo relativamente grande en la aleta. Esto conduce
a una refrigeración mejorada de las varillas de combustible. El
tercer aspecto de la invención tiene la ventaja de que la celda del
separador tiene una construcción particularmente rígida ya que la
aleta ni alcanza al primer extremo ni alcanza el segundo extremo de
la celda.
De acuerdo con una realización ventajosa de la
invención, la línea de pliegue a lo largo de la que se pliega el
mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo desde dicha
parte lateral es esencialmente recta y forma un ángulo de entre 10º
y 40º, de manera preferible entre 20º y 30º, con la mencionada
primera dirección. Aparece que la aleta por medio de esto consigue
una inclinación ventajosa con relación a la dirección del flujo de
forma que se consigue una influencia óptima sobre el flujo del medio
de refrigeración.
De acuerdo con otra realización ventajosa de la
invención, dicho miembro que tiene influencia sobre el flujo está
plegado entre 40º y 80º, de manera preferible entre 50º y 70º, desde
dicha parte lateral. Aparece que como el miembro que tiene
influencia sobre el flujo está plegado de esta manera, se crea un
remolino ventajoso en el flujo del medio de refrigeración, lo que
conduce a una refrigeración mejorada de las varillas de
combustible.
De acuerdo con otra realización ventajosa más de
la invención, el mencionado segundo borde del miembro que tiene
influencia sobre el flujo forma, cuando el miembro que tiene
influencia sobre el flujo está plegado, un ángulo entre 70º y 110º
con la mencionada primera dirección. Como el mencionado segundo
borde de esta manera está dispuesto más o menos perpendicular a la
dirección del flujo, el miembro que tiene influencia sobre el flujo
consigue una superficie de dirección del flujo relativamente
grande.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, el mencionado miembro que tiene influencia sobre el
flujo está diseñado y dispuesto de forma que todo el miembro que
tiene influencia sobre el flujo esté posicionado entre el
mencionado primer extremo y el mencionado segundo extremo de la
celda. El miembro que tiene influencia sobre el flujo es por tanto
posicionado de manera protegida en el separador. Esto quiere decir
que no hay riesgo de dañar el miembro que tiene influencia sobre el
flujo, por ejemplo, cuando se cambien las varillas de
combustible.
De acuerdo con otra realización más de la
invención, la mencionada primera superficie de borde tiene una
extensión principal en una dirección que forma un ángulo de entre
-40º y +40º con la mencionada primera dirección y la mencionada
segunda superficie de borde tiene una extensión principal en una
dirección que forma un ángulo entre 70º y 120º con la mencionada
primera dirección. Con dichos ángulos, se consigue que el miembro
que tiene influencia en el flujo plegado tenga una forma
técnicamente ventajosa para el flujo.
De acuerdo con otra realización más de la
invención, los mencionados primer y segundo bordes son rectos. Dicho
separador es relativamente sencillo de producir.
De acuerdo con otra realización de la invención,
el separador es de la clase en la que hay canales de flujo entre
las mencionadas celdas, en cuyos canales de flujo puede fluir un
medio refrigerante, en el que el mencionado miembro que tiene
influencia sobre el flujo está doblado hacia dentro de uno de los
mencionados canales de flujo. El separador puede por lo tanto ser
de la clase que tiene celdas con forma de manguito o de la clase
que se denomina un separador de celdas. Con la invención se consigue
que el medio de refrigeración que fluye a través de estos canales
de flujo con una manera eficiente esté dirigido a las varillas de
combustible para refrigerar las mismas.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, el mencionado canal de flujo define un eje localizado
centralmente en el canal de flujo, cuyo eje tiene una extensión en
la mencionada primera dirección, en la que el mencionado miembro
que tiene influencia sobre el flujo está diseñado y dispuesto de
forma que alcance una posición que esté localizada a una distancia
desde esa parte lateral desde la que el miembro que tiene
influencia sobre el flujo está plegado que constituye entre el 50% y
el 90% de la distancia entre la mencionada parte lateral y el
mencionado eje central. Por lo tanto, se consigue que el miembro que
tiene influencia sobre el flujo tenga un tamaño óptimo. El miembro
que tiene influencia sobre el flujo no provoca una caída de presión
demasiado grande en el ensamblado de combustible al mismo tiempo que
el medio refrigerante es conducido de manera eficiente hacia las
varillas de combustible.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, se posicionan una pluralidad de los mencionados miembros
que tienen influencia sobre el flujo en cada uno de al menos una
pluralidad de los mencionados canales de flujo. Por lo tanto, se
consigue un control mejorado del flujo del medio de refrigeración en
la dirección hacia las varillas de combustible.
De acuerdo con otra realización más de la
invención, el separador es de la clase que consiste en un patrón
esencialmente cuadrado, en el que esencialmente cada una de las
celdas está definida por cuatro partes laterales que forman una
celda que tiene una forma cuadrada, cuyo separador no incluye ningún
canal de flujo adicional entre las mencionadas celdas, en el que el
mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo está
dispuesto en una posición lateral cercana a una esquina en la celda
en cuestión y está plegado dentro de la celda. Esta clase de
separados es de esta manera lo que se denomina un separador de tipo
huevera. En esta clase de separador existe una cierta distancia
entre las esquinas en la celda y una varilla de combustible que se
extiende a través de la celda en cuestión. Este espacio se puede
usar para disponer a los miembros que tienen influencia sobre el
flujo.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, se posicionan una pluralidad de los mencionados miembros
que tienen influencia sobre el flujo en cada una de al menos una
pluralidad de las mencionadas celdas. Por ejemplo, cerca de cada
esquina, se pueden disponer cuatro miembros que tienen influencia
sobre el flujo en cuatro celdas diferentes. De esta manera, cada
una de las celdas puede comprender un miembro que tiene influencia
sobre el flujo doblado hacia dentro en cada esquina, es decir, hay
cuatro miembros que tienen influencia sobre el flujo en cada una de
las celdas.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con otra realización adicional de la
invención, el mencionado miembro que tiene influencia sobre el
flujo tiene una extensión tal que no alcanza el espacio que está
concebido a ser ocupado por una varilla de combustible cuando el
separador está dispuesto en un ensamblado de combustible. Los
miembros que tienen influencia sobre el flujo no ejercen de esta
manera ninguna función de soporte para las varillas de combustible.
Por esta razón, se consigue una libertad mayor en el diseño de los
miembros que tienen influencia sobre el flujo.
El propósito de la invención también se consigue
por medio de un ensamblado de combustible para un reactor nuclear
de agua ligera, que incluya al menos un separador de acuerdo con
cualquiera de las realizaciones anteriores.
La presente invención será explicada ahora con
la ayuda de realizaciones que son dadas como ejemplos y con
referencia a los dibujos anejos.
Las figuras 1, 2 y 3 muestran de manera
esquemática diferentes clases de separadores conocidos; la figura 1
y la figura 2 muestran vistas en perspectiva y la figura 3 una
vista desde arriba.
La figura 4 muestra de manera esquemática el
principio de la invención con la ayuda de una vista en perspectiva
de un canal de flujo que comprende cuatro miembros que tienen
influencia sobre el flujo.
La figura 5 muestra una vista desde arriba del
dispositivo de acuerdo con la figura 4.
La figura 6 muestra de manera esquemática una
vista lateral de una parte lateral con un miembro que tiene
influencia sobre el flujo plegado.
La figura 7 muestra de manera esquemática una
vista similar a la de la figura 6 pero en la que el miembro que
tiene influencia sobre el fluido está dispuesto en la parte inferior
de un separador de celda.
La figura 8 muestra de manera esquemática una
vista similar a la de la figura 6 y a la de la figura 7 pero el
miembro que tiene influencia sobre el fluido está dispuesto entre
los extremos superior e inferior del separador.
La figura 9 muestra de manera esquemática una
vista desde arriba de una parte de un separador de la clase
huevera.
La figura 10 muestra una vista similar como la
de la figura 5 de un canal de flujo que comprende dos miembros que
tienen influencia sobre el flujo.
La figura 11 muestra de manera esquemática una
vista lateral de un ensamblado de combustible para un reactor de
agua a presión.
La figura 12 muestra de manera esquemática una
vista en sección de un ensamblado de combustible para un reactor de
agua en ebullición.
Las figuras 1, 2 y 3 muestran diferentes clases
de separadores que se han descrito con anterioridad. Todas estas
clases de separadores tienen una pluralidad de celdas 10 para
sostener elementos alargados, de manera preferible varillas de
combustible 19, en su posición en un ensamblado de combustible para
un reactor nuclear. Una celda 10 se define por una pluralidad de
partes laterales 12. Las celdas se extienden en una primera
dirección 14 que corresponde a la dirección del flujo de un medio
refrigerante. El separador y por lo tanto cada una de las celdas 10
comprende un primer extremo 16 que está concebido a estar
posicionado flujo arriba, y un segundo extremo 18 que está
concebido a estar posicionado flujo abajo. En las figuras 1 y 2 no
se muestran varillas de combustible, pero en la figura 3 algunas
varillas de combustible 19 se muestran de manera simbólica. En la
clase de separadores que se muestran en la figura 1 y en la figura
2, se forman una pluralidad de canales de flujo 32 entre las celdas
10. En estos canales de flujo 32 no hay de esta manera varillas de
combustible. Un medio de refrigeración puede por lo tanto fluir
hacia arriba a través de estos canales de flujo 32. En el separador
de acuerdo con la figura 3 no hay dichos canales de flujo especiales
32, pero hay un cierto espacio entre las varillas de combustible
19. En este espacio, un medio de refrigeración puede fluir hacia
arriba.
Las figuras 1, 2 y 3 muestran separadores
conocidos. Estos separadores de esta forma no tienen miembros que
tienen influencia sobre el flujo 20 de la clase que forma parte del
espaciador de acuerdo con la presente invención. Los miembros que
tienen influencia sobre el flujo 20, es decir, las aletas, en un
separador de acuerdo con la presente invención, pueden estar
adecuadamente dispuestos en la parte superior del espaciador. Por
lo tanto, se pueden crear remolinos controlados en el flujo del
medio de refrigeración con la ayuda de las aletas 20 sin que estos
remolinos se vean perturbados por la estructura del separador. Como
se tratará con posterioridad, sin embargo es posible también que
las aletas estén dispuestas además en la parte inferior en el
espaciador. Sin embargo, a continuación, se describirá una
realización en la que las aletas 20 están dispuestas en la parte
superior del separador. En el separador por ejemplo de acuerdo con
la figura 2 esto significa que las aletas 20 están dispuestas en
las partes laterales con forma de banda superiores 12 que encierran
a la celda 10 en cuestión.
La invención será descrita a continuación
principalmente con referencia a las figuras 4, 5 y 6. La figura 4 y
la figura 5 muestran de manera esquemática un canal de flujo 32 que
está formado en la clase de separadores que se muestran en la
figura 1 y en la figura 2. Sin embargo, por razones de simplicidad,
el canal de flujo 32 que se muestra en la figura 4 y en la figura 5
tienen una forma puramente cuadrada. La figura 6 muestra una vista
lateral de una parte lateral 12 con un miembro que tiene influencia
sobre el flujo 20.
Una parte lateral 12 de una celda 10 comprende
así una aleta 20. La aleta 20 está plegada desde la parte lateral
12. En el caso que se muestra, la aleta 20 está doblada hacia dentro
del canal de flujo 32 a lo largo de una línea de pliegue 30. La
aleta 20 está en este caso doblada de forma que forme un ángulo b de
aproximadamente 60º con la parte lateral 12. Se debería hacer notar
que en el caso en el que la parte lateral 12 esté doblada, el
ángulo b se puede definir con relación a un plano tangencial a dicha
parte lateral doblada 12.
El canal de flujo 32 define un eje 34
posicionado centralmente en el canal de flujo 32. Este eje central
34 se extiende de esta manera perpendicular al plano del papel en
la figura 5. Este eje central 34 es paralelo a la dirección 14 en
la que está concebido que fluya un medio refrigerante. Esta
dirección 14 es denominada más adelante también como una primera
dirección 14. Por lo general, el eje central 34 está verticalmente
dispuesto en un ensamblado de combustible.
Con el fin de dar a la aleta 20 una inclinación
adecuada, la línea de pliegue 30 forma un ángulo a de manera
preferible de entre 10º y 40º, más preferiblemente entre 20º y 30º,
con la mencionada primera dirección 14.
Esta parte lateral 12 desde la que la aleta 20
se pliega comprende una primera 22 y una segunda 24 superficies de
borde que están conectadas una con la otra pero que tienen
diferentes direcciones de extensión. Estas primera 22 y segunda 24
superficies de borde corresponden a un primer 26 y a un segundo 28
borde de la aleta 20. Si la aleta 20 está doblada hacia atrás hacia
la parte lateral 12, la aleta 20 de manera preferible rellena todo
el espacio que se ha cortado desde la parte lateral 12. Se debería
hacer notar sin embargo, que éste no tiene que ser necesariamente
el caso. Por razones basadas en la técnica de fabricación, es
posible que una parte de la aleta 20 o de la parte lateral 12 sea
eliminada. Sin embargo, es el caso que las direcciones de extensión
de la primera 22 y de la segunda 24 superficies de borde
corresponden de manera esencial a las direcciones de extensión del
primer 26 y del segundo 28 bordes de la aleta 20 en un estado no
plegado de la aleta 20. Además del primer borde 26 y del segundo
borde 28, la aleta 20 también tiene un tercer borde 29 que en este
caso está formado por el borde superior de la celda 10. Se debería
hacer notar que es el caso para todas las realizaciones de la
presente invención que la aleta plegada 20 tiene tres de tales
bordes 26, 28 y 29. El borde 29 puede ser, pero no necesita ser lo,
paralelo al borde 28.
La primera superficie de borde 22 de la parte
lateral 12 se extiende desde el segundo extremo 18 de la celda 10 y
tiene una extensión en la mencionada primera dirección 14. Esto
quiere decir en las realizaciones de acuerdo con la figura 4 a la
figura 6 que esta primera superficie de borde 24 se extiende hacia
abajo. Sin embargo, la primera superficie de borde 22 no necesita
ser completamente paralela a la primera dirección 14. Como se
muestra en la figura 6, la primera superficie de borde 22 también
puede formar un ángulo d con la primera dirección 14. Este ángulo d
puede estar entre -40º y +40º con relación a la primera dirección
14. De manera preferible, el ángulo de inclinación d está entre
-20º y +20º. El ángulo d puede ser por supuesto 0º. La segunda
superficie de borde 24 se extiende desde el extremo de la primera
superficie de borde 22 que está localizada flujo arriba. La segunda
superficie de borde 24 tiene una extensión en una dirección que es
perpendicular a la primera dirección 14. Como se muestra en la
figura 6, la segunda superficie de borde 24 puede formar un ángulo
e con relación a la primera dirección 14, cuyo ángulo e de manera
preferible está entre 70º y 120º. De acuerdo con una realización
ventajosa, este ángulo e está entre 80º y 100º. El ángulo e puede
ser por supuesto exactamente de 90º.
El primer 26 y el segundo 28 bordes de la aleta
20 son adecuadamente rectos. Sin embargo, por motivos de razones
técnicas de flujo, los bordes también pueden estar de alguna manera
doblados. Por ejemplo, la esquina entre el primer borde 26 y el
segundo borde 28 puede ser ligeramente redondeada. También, el
tercer borde 29 es de acuerdo con una realización preferida
esencialmente recto.
Cuando la aleta 20 esté plegada, el segundo
borde 28 de la aleta 20 forma de manera adecuada un ángulo de entre
70º y 110º con la primera dirección 14. De manera preferible, este
ángulo puede ser esencialmente 90º, es decir, el segundo borde 28
es en este caso esencialmente perpendicular a la dirección del
flujo.
Además, la aleta 20 está adecuadamente plegada
de una manera tal que toda la aleta 20 está posicionada entre el
primer 16 y el segundo 18 extremos de la celda 10. Esto quiere decir
que la aleta 20 no sobresale por encima de la celda 10. La aleta 20
está posicionada por lo tanto protegida en el separador.
La aleta 20 de manera adecuada tiene un tamaño
tal y está diseñada de tal manera que alcanza hasta una posición 36
que está localizada a una distancia de la parte lateral 12 que forma
entre el 50% y el 90% de la distancia entre la parte lateral 12 y
el eje central 34. De acuerdo con una realización preferida, la
mencionada distancia es de aproximadamente el 70% de la distancia
entre la parte lateral 12 y el eje central 34. Con el fin de
conseguir un movimiento de remolino bien controlado en el flujo del
medio de refrigeración, se posicionan de manera adecuada una
pluralidad de aletas 20 en los canales de flujo 32. Como se muestra
en la figura 4 y en la figura 5, se pueden disponer de manera
adecuada cuatro aletas 20 por canal de flujo 32. La figura 10
muestra un ejemplo de un canal de flujo 32 en el que están
dispuestas dos aletas 20. Por supuesto, también es posible que un
número diferente de aletas 20 estén dispuestas en un canal de flujo
32. De esta manera, por ejemplo, tres aletas 20 o solamente una
aleta 20 pueden estar dispuestas en un canal de flujo 32. De manera
preferible, pero no de manera necesaria, las aletas 20 están
distribuidas de una manera equidistante en el canal de flujo
respectivo 32.
La figura 7 muestra una realización en la que la
aleta 20 está dispuesta en la parte inferior del espaciador. La
primera superficie de borde 22 se extiende así desde el primer
extremo 16 de la celda 10 y tiene una extensión en la mencionada
primera dirección 14. La segunda superficie de borde 24 se extiende
desde el extremo de la primera superficie de borde 22 que está
localizada flujo abajo y que tiene una extensión en una dirección
que es perpendicular a la primera dirección 14.
La figura 8 muestra otra realización en la que
la aleta ni está dispuesta en el primer 16 ni en el segundo 18
extremo de la celda 10. La primera superficie de borde 22 no alcanza
de esta manera al primer extremo 16 o al segundo extremo 18. La
primera superficie de borde 22 tiene una extensión en una primera
dirección 14. La segunda superficie de borde 24 se extiende desde
el extremo de la primera superficie de borde 22 que está localizado
flujo arriba y que tiene una extensión en una dirección que es
perpendicular a la primera dirección 14. También, de acuerdo con
esta realización, la aleta 20 comprende un tercer borde 29.
Las realizaciones alternativas anteriormente
mencionadas que se refieren por ejemplo a diferentes ángulos son
por supuesto aplicables a las realizaciones de acuerdo con la figura
7 y con la figura 8.
La figura 9 muestra de manera esquemática una
realización que es adecuada para un separador de la clase que se
muestra en la figura 3. La aleta está aquí dispuesta en una posición
lateral 12 cerca de una esquina 38 en una celda 10. La aleta 20
está en este caso plegada dentro de la celda 10, es decir, en una
dirección hacia una varilla de combustible 19. También en este
caso, cada una de las celdas 10 comprende de manera adecuada una
pluralidad de aletas 20. De manera adecuada, se pueden disponer
cuatro aletas 20 al lado de cada esquina 38. Esto quiere decir que
cada celda puede comprender cuatro aletas 20. Por razones de
simplicidad, las aletas 20 solamente se muestran en una de las
esquinas 38 en la figura 9. Los ángulos y las inclinaciones
respectivas también de la realización de acuerdo con la figura 9 se
pueden variar en la manera en que se ha descrito con anterioridad.
Como se puede ver en la figura 9, las aletas 20 no alcanzan todo el
camino hasta las varillas de combustible 19. Las aletas 20 no
ejercen ninguna función de soporte para las varillas de combustible
19. Las aletas 20 solamente están destinadas a tener influencia
sobre el flujo del medio refrigerante a través del ensamblado de
combustible.
La figura 11 muestra de manera esquemática un
ensamblado de combustible de acuerdo con la presente invención para
un reactor de agua a presión. Dicho ensamblado de combustible
comprende por lo general una primera placa de soporte 42 y una
segunda placa de soporte 44. El ensamblado de combustible comprende
una pluralidad de varillas de combustible 40. El ensamblado de
combustible es por lo general agarrado junto con la ayuda de un
número de tubos de guía 46 para controlar las varillas y con la
ayuda de una pluralidad de separadores 48. De acuerdo con la
presente invención, al menos uno de estos separadores 48 está
diseñado de acuerdo con cualquiera de las realizaciones
anteriores.
La figura 12 muestra de manera esquemática un
ensamblado de combustible para un reactor de agua en ebullición.
Dicho ensamblado de combustible por lo general comprende una placa
superior 41 y una placa inferior 43 entre las cuales están
dispuestas un número de varillas de combustible 40. Las varillas de
combustible 40 por lo general comprenden un número de pastillas 45
de material de combustible nuclear. Además, el ensamblado de
combustible por lo general comprende un tubo de revestimiento 50 así
como uno o más canales de agua 52. El ensamblado de combustible
comprende también un número de separadores 48 que sostienen la
varilla de combustible 40 en posiciones definidas. De acuerdo con
la presente invención, al menos uno de los separadores 48 está
diseñado de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas
con anterioridad. Tanto para un reactor de agua a presión como para
un reactor de agua en ebullición es por supuesto el caso que una
pluralidad de separadores 48 o incluso todos los separadores 48
pueden estar diseñados de acuerdo con la presente invención.
Se debería hacer notar que las aletas 20 de
acuerdo con la presente invención no están destinadas a soportar
las varillas de combustible 19 cuando el separador en cuestión esté
dispuesto en posición en un ensamblado de combustible para un
reactor nuclear. En la clase de separador que se muestra en la
figura 1 y en la figura 2, las aletas 20 estarán dirigidas en
realidad dentro de los canales de flujo que están formados entre las
varillas de combustible 19. En la clase de separador que se muestra
en la figura 3, las aletas 20 (véase la figura 9) estarán dirigidas
hacia las varillas de combustible 19. Las aletas 20, sin embargo, no
alcanzan todo el camino hasta las varillas de combustible 19. Por
medio de esto, se consigue una libertad mayor en el diseño exacto
de las aletas 20. De esta manera, las aletas 20 pueden ser diseñadas
para tener una función de influencia óptima sobre el flujo. Por
supuesto, los separadores de acuerdo con las diferentes
realizaciones comprenden de manera adecuada otros miembros, por
ejemplo, miembros resistentes para sostener las varillas de
combustible 19 en posición relativa al separador y por lo tanto en
posición relativa unas con otras. Dichos miembros de sustentación
son bien conocidos por las personas expertas en la técnica.
La presente invención no está limitada a las
realizaciones que se muestran y puede variarse y modificarse dentro
del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (16)
1. Un ensamblado de combustible para un reactor
nuclear de agua ligera, que comprende una pluralidad de varillas de
combustible (19, 40) que constituyen elementos alargados paralelos,
y al menos un separador, que está diseñado de forma tal que forma
una pluralidad de celdas (10) para sostener al menos los mencionados
elementos alargados paralelos que están dispuestos de forma que se
extienden a través de las celdas o para permitir que estos
elementos pasen a través de las celdas, en el que cada una de las
mencionadas celdas (10) está definida por una pluralidad de partes
laterales (12) que juntas rodean a uno de los mencionados elementos
alargados cuando dicho elemento está dispuesto de forma que se
extienda a través del separador, en el que el separador está
dispuesto en el mencionado ensamblado de combustible de forma que
las mencionadas celdas (10), y por lo tanto los mencionados
elementos alargados, se extienden esencialmente en una primera
dirección (14) en la que está concebido que un medio refrigerante
fluya, en el que cada una de las celdas (10) comprende así un primer
extremo (16) que está concebido a estar posicionado flujo arriba
con relación a la mencionada primera dirección (14) y un segundo
extremo (18) que está concebido a estar posicionado flujo abajo con
relación a la mencionada primera dirección (14), en el que para al
menos una de las mencionadas celdas (10) es el caso de que al menos
una de las mencionadas partes laterales (12) que definen la celda
(10) comprende al menos un miembro que tiene influencia sobre el
flujo (20) que está formado por una parte de la mencionada parte
lateral (12) y que está plegado desde la parte lateral (12), en el
que la mencionada parte lateral (12) desde la cual está plegado el
mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo (20)
comprende una primera (22) y una segunda (24) superficies de borde
que están conectadas una con la otra, cuyas superficies de borde
(22, 24) tienen diferentes direcciones principales de extensión que
corresponden a las direcciones de un primer (26) y de un segundo
(28) borde del mencionado miembro que tiene influencia sobre el
flujo (20) en un estado no plegado del miembro que tiene influencia
sobre el flujo (20), caracterizado porque dicha primera
superficie de borde (22) se extiende desde el mencionado segundo
extremo (18) de la celda (10) y tiene una extensión en al menos la
mencionada primera dirección (14), porque la mencionada segunda
superficie de borde (24) se extiende desde ese extremo de la
mencionada primera superficie de borde (22) que está posicionada
flujo arriba y que tiene una extensión en al menos una dirección
que es perpendicular a la mencionada primera dirección (14), y
porque el mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo
(20) tiene una extensión tal que no alcanza a las mencionadas
varillas de combustible (19, 40).
2. Un ensamblado de combustible para un reactor
nuclear de agua ligera, que comprende una pluralidad de varillas de
combustible (19, 40) que constituyen elementos alargados paralelos,
y al menos un separador que está diseñado de forma que forme una
pluralidad de celdas (10) para sostener al menos los mencionados
elementos alargados paralelos que están dispuestos de forma que se
extienden a través de las celdas o para permitir que estos
elementos pasen a través de las celdas, en el que cada una de las
mencionadas celdas (10) está definida por una pluralidad de partes
laterales (12) que juntas rodean uno de los mencionados elementos
alargados cuando dicho elemento está dispuesto de forma que se
extienda a través del separador, en el que el separador está
dispuesto en el mencionado ensamblado de combustible de forma tal
que las mencionadas celdas (10), y por lo tanto los mencionados
elementos alargados, se extienden esencialmente en una primera
dirección (14) en la que está concebido que fluya un medio
refrigerante, en el que cada una de las celdas (10) comprende así un
primer extremo (16) que está concebido a estar posicionado flujo
arriba con relación a la mencionada primera dirección (14) y un
segundo extremo (18) que está concebido a estar posicionado flujo
abajo con relación a la mencionada primera dirección (14), en el
que para al menos una de las mencionadas celdas (10) es el caso que
al menos una de las mencionadas partes laterales (12) que definen la
celda (10) comprende al menos un miembro que tiene influencia sobre
el flujo (20) que está formado por una parte de la mencionada parte
lateral (12) y que está plegado desde la parte lateral (12), en el
que la mencionada parte lateral (12) desde la que el mencionado
miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) está plegado
comprende una primera (22) y una segunda (24) superficie de borde
que están conectadas una con la otra, cuyas superficies de borde
(22, 24) tienen diferentes direcciones principales de extensión que
corresponden a las direcciones de un primer (26) y de un segundo
(28) borde del mencionado miembro que tiene influencia sobre el
flujo (20) en un estado no plegado del miembro que tiene influencia
sobre el flujo (20), caracterizado porque la mencionada
primera superficie de borde (22) se extiende desde el mencionado
primer extremo (16) de la celda (10) y tiene una extensión en al
menos la mencionada primera dirección (14), porque la mencionada
segunda superficie de borde (24) se extiende desde ese extremo de
la mencionada superficie de borde (22) que está posicionada flujo
abajo y que tiene una extensión en al menos una dirección que es
perpendicular a la mencionada primera dirección (14), y porque el
mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) tiene
una extensión tal que no alcanza a las mencionadas varillas de
combustible (19, 40).
3. Un ensamblado de combustible para un reactor
nuclear de agua ligera, que comprende una pluralidad de varillas de
combustible (19, 40) que constituyen elementos alargados paralelos,
y al menos un separador, que está diseñado de tal forma que forma
una pluralidad de celdas (10) para sostener al menos los mencionados
elementos alargados paralelos que están dispuestos de forma que se
extienden a través de las celdas o para permitir que estos
elementos pasen a través de las celdas, en el que cada una de las
mencionadas celdas (10) está definida por una pluralidad de partes
laterales (12) que juntas rodean uno de los mencionados elementos
alargados cuando dicho elemento está dispuesto de forma que se
extienda a través del separador, en el que el separador está
dispuesto en el mencionado ensamblado de combustible de forma que
las mencionadas celdas (10), y por lo tanto los mencionados
elementos alargados, se extienden de manera esencial en una primera
dirección (14) en la que está concebido que fluya un medio
refrigerante, en el que cada una de las celdas (10) de esta manera
comprende un primer extremo (16) que está concebido a estar
posicionado flujo arriba con relación a la mencionada primera
dirección (14) y un segundo extremo (18) que está concebido a estar
posicionado flujo abajo con relación a la mencionada primera
dirección (14), en el que para al menos una de las mencionadas
celdas (10) es el caso que al menos una de las mencionadas partes
laterales (12) que definen la celda (10) comprende al menos un
miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) que está formado
por una parte de la mencionada parte lateral (12) y que está
plegada desde la parte lateral (12), en el que la mencionada parte
lateral (12) desde la que el mencionado miembro que tiene
influencia sobre el flujo (20) que está plegado comprende una
primera (22) y una segunda (24) superficie de borde que están
conectadas una a la otra, cuyas superficies de borde (22, 24)
tienen diferentes direcciones principales de extensión que
corresponden con las direcciones de un primer (26) y de un segundo
(28) borde del mencionado miembro que tiene influencia sobre el
flujo (20) en un estado no plegado del miembro que tiene influencia
sobre el flujo (20), caracterizado porque la mencionada
primera superficie de borde (22) no se extiende hasta el mencionado
primer extremo (16) de la celda (10) y no se extiende hasta el
mencionado segundo extremo (18) de la celda (10) y tiene una
extensión en al menos la mencionada primera dirección (14), porque
la mencionada segunda superficie de borde (24) se extiende desde
ese extremo de la mencionada primera superficie de borde (22) que
está posicionada flujo arriba y que tiene una extensión en al menos
una dirección que es perpendicular a la mencionada primera
dirección (14), y que el mencionado miembro que tiene influencia
sobre el flujo (20) tiene una extensión tal que no alcanza a las
mencionadas varillas de combustible (19, 40).
4. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la línea de pliegue (30) a lo largo de la que se pliega el
mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) desde
la mencionada parte lateral (12) es esencialmente recta y forma un
ángulo (a) de entre 10º y 40º con la mencionada primera dirección
(14).
5. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
la reivindicación 4, caracterizado porque la mencionada línea
de pliegue (30) forma un ángulo (a) de entre 20º y 30º con la
mencionada primera dirección (14).
6. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el mencionado miembro que tiene influencia sobre el fluido
(20) está plegado entre 40º y 80º desde la mencionada parte lateral
(12).
7. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
la reivindicación 6, caracterizado porque el mencionado
miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) está plegado entre
50º y 70º desde la mencionada parte lateral (12).
8. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el mencionado segundo borde (28) del miembro que tiene
influencia sobre el fluido (20) forma, cuando el miembro que tiene
influencia sobre el fluido (20) está plegado, un ángulo de entre 70º
y 110º con la mencionada primera dirección (14).
9. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el mencionado miembro que tiene influencia sobre el fluido
(20) está diseñado y dispuesto de manera tal que todo el miembro
que tiene influencia sobre el fluido (20) está posicionado entre el
mencionado primer extremo (16) y el mencionado segundo extremo (18)
de la celda (10).
10. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la mencionada primera superficie de borde (22) tiene una
extensión principal en una dirección que forma un ángulo (d) de
entre -40º y +40º con la mencionada primera dirección (14) y porque
la mencionada segunda superficie de borde (24) tiene una extensión
principal en una dirección que forma un ángulo (e) de entre 70º y
120º con la mencionada primera dirección (14).
11. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los mencionados primer (26) y segundo (28) bordes son
rectos.
12. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el separador es de la clase en la que hay canales de flujo
(32) entre las mencionadas celdas (10), en cuyos canales de flujo
(32) puede fluir un medio refrigerante, en el que el mencionado
miembro que tiene influencia sobre el fluido (20) está plegado
dentro de uno de los mencionados canales de flujo (32).
13. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
la reivindicación 12, caracterizado porque el mencionado
canal de flujo (32) define un eje (34) localizado centralmente en
el canal de flujo (32), cuyo eje tiene una extensión en la
mencionada primera dirección (14), en el que el mencionado miembro
que tiene influencia sobre el flujo (20) está diseñado y dispuesto
de forma tal que alcance hasta una posición (36) que está localizada
a una distancia desde esa parte lateral (12) desde la que está
plegado el miembro que tiene influencia sobre el flujo (20) que
constituye entre el 50% y el 90% de la distancia entre la mencionada
parte lateral (12) y el mencionado eje central (34).
14. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
la reivindicación 12 ó con la reivindicación 13,
caracterizado porque una pluralidad de los mencionados
miembros que tienen influencia sobre el flujo (20) están posicionado
en cada uno de al menos una pluralidad de los mencionados canales
de flujo (32).
15. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a la 11, caracterizado porque
el separador es de la clase que consiste en un patrón esencialmente
cuadrado, en el que esencialmente cada una de las celdas (10) está
definida por medio de cuatro partes laterales (12) que forman una
celda (10) que tiene una forma cuadrada, cuyo separador no incluye
ningún canal de flujo adicional entre las mencionadas celdas (10),
en el que el mencionado miembro que tiene influencia sobre el flujo
(20) está dispuesto en una parte lateral (12) cercana a una esquina
(38) en la celda (10) en cuestión y está doblado dentro de la celda
(10).
16. Un ensamblado de combustible de acuerdo con
la reivindicación 15, caracterizado porque una pluralidad de
los mencionados miembros que tienen influencia sobre el flujo (20)
están posicionados en cada una de al menos una pluralidad de las
mencionadas celdas (10).
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